阅读说明：本技术 激光模块及激光组件 (Laser module and laser assembly ) 是由 刘鸣 王欢 付团伟 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供一种激光模块及激光组件,所述模块包括至少两个激光芯片模组,其中,每个激光芯片模组包括：至少一激光芯片、至少二导电衬底、以及一绝缘衬底,激光芯片的正极面和负极面分别键合于不同的导电衬底的同一端,所述激光芯片模组内不同导电衬底的另一端共同键合于同一绝缘衬底上,相邻激光芯片模组的绝缘衬底之间相互独立。基于本发明实施例提供的激光模块及激光组件,能够大幅度消减了在封装过程中产生的应力,进而有效减小了激光芯片发光面承受的应力,有效降低了激光芯片产生裂纹的可能性。(The embodiment of the invention provides a laser module and a laser component, wherein the module comprises at least two laser chip modules, and each laser chip module comprises: the laser chip module comprises at least one laser chip, at least two conductive substrates and an insulating substrate, wherein the anode surface and the cathode surface of the laser chip are respectively bonded to the same ends of different conductive substrates, the other ends of different conductive substrates in the laser chip module are commonly bonded to the same insulating substrate, and the insulating substrates of adjacent laser chip modules are mutually independent. The laser module and the laser assembly provided by the embodiment of the invention can greatly reduce the stress generated in the packaging process, further effectively reduce the stress borne by the light emitting surface of the laser chip and effectively reduce the possibility of generating cracks in the laser chip.)

激光模块及激光组件

技术领域

本发明涉及半导体激光器领域，尤其涉及一种激光模块及激光组件。

背景技术

传导冷却型半导体激光器叠阵产品由于巴条间距小，输出功率和能量密度较高，有很大的应用优势。通常结构为芯片和导电衬底封装成阵列结构，此阵列结构与热沉通过绝缘衬底封装成半导体激光器模块。

目前，绝缘衬底联接热沉和半导体激光器阵列结构的方式主要是独立绝缘衬底结构，也就是绝缘衬底与阵列结构中的导电衬底位置分别一一对应。封装过程中温度变化导致热沉产生较大的形变，并作用于绝缘衬底上，绝缘衬底和导电衬底之间的缝隙导致芯片发光面受到较大的拉应力，裂纹风险较高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的主要目的之一在于提供一种激光模块及激光组件，通过设计新型的激光芯片模组结构，使得同一模组内的多个导电衬底键合于同一绝缘衬底上，不同模组之间的绝缘衬底相互独立，并在不同模组的绝缘衬底之间设计应力释放区，这样大幅度消减了在封装过程中产生的应力，进而有效减小了激光芯片发光面承受的应力，有效降低了激光芯片产生裂纹的可能性。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种激光模块，所述模块包括至少两个激光芯片模组，其中，每个激光芯片模组包括：至少一激光芯片、至少二导电衬底以及一绝缘衬底，激光芯片的正极面和负极面分别键合于不同导电衬底的同一端；所述激光芯片模组内不同导电衬底的另一端共同键合于所述一绝缘衬底上，相邻激光芯片模组的绝缘衬底之间相互独立。

上述方案中，相邻激光芯片模组的绝缘衬底之间设置有用于缓释应力的应力释放区。

上述方案中，位于所述模块两端的激光芯片模组中：至少一端激光芯片模组中的绝缘衬底的外部边缘与导电衬底的外部边缘对齐；和/或，至少一端的激光芯片模组还包括：用于缓释端部激光芯片模组应力的辅助衬底。

上述方案中，至少一端的激光芯片模组还包括用于缓释端部激光芯片模组应力的辅助衬底时，所述辅助衬底的一端与端部激光芯片模组的导电衬底的外部边缘对齐，另一端与端部激光芯片模组的绝缘衬底之间设置有用于缓释应力的应力释放区。

上述方案中，所述应力释放区内设置有用于缓释应力的填充体。

上述方案中，所述填充体包括：橡胶、或纤维、或塑料、或高分子胶黏剂、或金属材料。

上述方案中，所述应力释放区为间隙。

上述方案中，在至少两个激光芯片模组的堆叠方向上，所述应力释放区的两侧边界均位于对应导电衬底厚度的区域内。

本发明实施例还提供一种激光组件，所述组件包括以上所述的模块、以及为所述模块散热的热沉，所述激光模块的各激光芯片模组对应的绝缘衬底分别键合于所述热沉上。

上述方案中，相邻激光芯片模组之间具有共用的导电衬底，所述共用的导电衬底的另一端的表面同时键合在所述相邻激光芯片模组的两个绝缘衬底上。

本发明的有益技术效果如下：

在器件的封装过程中，应力主要作用于导电衬底上，本发明激光芯片、导电衬底与绝缘衬底之间的新型结构关系的设计、以及应力释放区的设计，消减了整个封装过程中的应力，从而降低了封装过程中激光芯片承受的应力，有效解决了现有方案中激光芯片由于应力原因产生裂纹，导致产品可靠性降低甚至失效的问题。

附图说明

图1为本发明激光模块及激光组件的实施例一的结构示意图；

图2为本发明激光模块及激光组件的实施例二的结构示意图；

图3为本发明激光模块及激光组件的实施例三的结构示意图。

附图标记说明：1为激光芯片，11为激光芯片正极面，12为激光芯片负极面，2为导电衬底，2’为共用的导电衬底，3为绝缘衬底，4为应力释放区，5为辅助衬底，d为导电衬底的厚度区域，a、b分别为两端的激光芯片模组，c为左侧第二个激光芯片模组，31为激光芯片模组a对应的绝缘衬底，32为激光芯片模组c对应的绝缘衬底，6为热沉。

具体实施方式

本发明实施例的主要实现思路是：通过将激光芯片模组内的至少二个导电衬底键合于同一绝缘衬底上，且相邻激光芯片模组的绝缘衬底之间相互独立，并在相邻绝缘衬底之间设置应力释放区的设计（也就是绝缘衬底和导电衬底之间错位排列），能够有效的释放封装过程中产生的应力，进而有效避免了在封装时应力对激光芯片的损伤，大大提高了产品的可靠性和寿命。

以下结合附图及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

本发明实施例公开一种激光模块，所述模块包括至少两个激光芯片模组，其中每个激光芯片模组可以包括：至少一激光芯片1、至少二导电衬底2、以及一绝缘衬底3；其中，激光芯片1的正极面11和负极面12分别键合于不同的导电衬底2的同一端，所述激光芯片模组内不同导电衬底2的另一端共同键合于同一绝缘衬底3上，具体可以是不同导电衬底2的另一端的全部表面或局部表面共同键合于同一绝缘衬底3上。

由上我们可以知晓的是，所述激光芯片模组为激光模块的最小组成单元，该最小组成单元内部可以包括有至少一个激光芯片和至少两个导电衬底，但是包括一个绝缘衬底，这是发明的特殊设计所在。

在本发明实施例中，结合上一段描述，对于导电衬底而言，“一端”指的是其键合激光芯片的端部，“另一端”指的是其键合绝缘衬底的端部。

“所述不同导电衬底2的另一端全部表面或局部表面共同键合于同一绝缘衬底3上”是指：在一个激光芯片模组内，以包含两个导电衬底为例，一导电衬底另一端的全部表面或局部表面、与另一导电衬底另一端的全部表面或局部表面共同键合于同一绝缘衬底上。

例如，这两个导电衬底的另一端的部分表面共同键合于同一绝缘衬底上（如图1至图3位于中部的激光芯片模组），这样就形成了一种导电衬底与绝缘衬底错位排列的结构：如图2，在端部的激光芯片模组a内，绝缘衬底31上键合有2个导电衬底，分别为导电衬底2和2’，导电衬底2和2’均部分表面键合于该绝缘衬底31上，而导电衬底2和2’的另外一部分表面键合于相邻激光芯片模组c的绝缘衬底32上，以此类推。

或者，以位于端部的激光芯片模组为例，外侧导电衬底的外部边缘与对应激光芯片模组内的绝缘衬底的边缘对齐，也即该外侧导电衬底的另一端的全部表面与同一激光芯片模组内的另一导电衬底的局部表面共同键合于同一绝缘衬底上，如图2右侧端部的激光芯片模组以及图3两侧端部的激光芯片模组。

图1至图3分别为本发明激光模块及组件的不同实施例，以下方案参考图1至图3进行解释说明。

具体的，如图1至图3所示，所述激光模块包括的至少两个激光芯片模组可以在水平方向上相互堆叠形成阵列，图1中箭头所示为水平方向（激光芯片模组的堆叠方向）。相邻的激光芯片模组之间可以具有共用的导电衬底2（2’），并且，对于每一个激光芯片模组，其键合于同一绝缘衬底上的不同的导电衬底的数量至少为两个。

本发明以下实施例以每个激光芯片模组内包括一个激光芯片1、二个导电衬底2（也即同一绝缘衬底3上键合2个导电衬底2）为例进行举例说明，但这并不构成对一个绝缘衬底上键合导电衬底数量、以及每个激光芯片模组内包括激光芯片数量的特定性限制。

进一步的，相邻激光芯片模组的绝缘衬底3之间相互独立，这种设计方式能够在一定程度上消减相邻激光芯片模组之间的应力，并且在此基础上，相邻的绝缘衬底3之间还可以设置有用于缓释应力的应力释放区4。

并且，位于所述模块两端的激光芯片模组中，至少其一（也就是至少一端的激光芯片模组）还包括：用于缓释端部激光芯片模组应力的辅助衬底5。

图1为模块两端的激光芯片模组均包括辅助衬底5的方案，图2为模块两端的激光芯片模组中仅有一端包括辅助衬底5的方案。

如图1、图2所示，所述辅助衬底5的一端与端部激光芯片模组a的导电衬底2的外部边缘对齐，另一端与端部激光芯片模组a的绝缘衬底31之间设置有用于缓释应力的应力释放区4。

具体的，所述应力释放区4可以为间隙；本发明实施例中，在至少两个激光芯片模组的堆叠方向上，所述应力释放区的两侧边界均位于对应导电衬底厚度的区域内，如图1所示的导电衬底2的厚度区域d。

或者，所述应力释放区内还可以设置有用于缓释应力的填充体，所述填充体可以为硬度低于绝缘衬底的绝缘高分子材料、或通过表面阳极化处理后表面绝缘且硬度低于绝缘衬底的金属材料。

具体的，所述填充体包括但不限于：橡胶、或纤维、或塑料、或高分子胶黏剂、或金属材料等。所述填充体可以与相邻的绝缘衬底相接触，同理，填充体也可以与相邻的绝缘衬底之间再次留有间隙作为应力释放区，此种情况下的间隙与前文提到的间隙的作用及应满足的关系基本一致，此处不再赘述。

进一步的，位于所述模块两端的激光芯片模组中，至少其一（至少一端的激光芯片模组）的绝缘衬底的外部边缘与导电衬底的外部边缘对齐。具体的，如图2所示的方案，未设置辅助衬底5的另一端的激光芯片模组对应的绝缘衬底的外部边缘向外延伸，直接与导电衬底2的外部边缘对齐；或者，如图3所示的方案，位于模块两端的激光芯片模组的绝缘衬底的外部边缘均与导电衬底的外部边缘对齐。

本发明实施例还提供一种激光组件，所述激光组件包括以上所述的激光模块，以及为所述模块散热的热沉6，所述激光模块的各激光芯片模组对应的绝缘衬底3分别键合于所述热沉6上。

优选的，结合各图示方案，相邻激光芯片模组之间具有共用的导电衬底（如导电衬底2’），所述共用的导电衬底的另一端的表面同时键合在所述相邻激光芯片模组的两个绝缘衬底上；当然，本发明实施例所公开的方案中，相邻激光芯片模组之间也可以不共用导电衬底，此种情况下，相邻激光芯片模组之间不同的导电衬底可以通过相接触或其他方式以实现电连接，需说明的是，相邻激光芯片模组之间导电衬底不论共用还是不共用，都在本发明的公开和保护范围之内。

如图2所示，左侧端部的激光芯片模组a，左侧第二个激光芯片模组为c，导电衬底2’为这两个激光芯片模组共用，共用导电衬底2’的另一端的表面同时键合在激光芯片模组a的绝缘衬底31和激光芯片模组c的绝缘衬底32上，其他激光芯片模组与上述类似，以此类推，这里不再多余描述。

本发明实施例中，所述导电衬底2的材料包括但不限于：铜钨、或钼铜、或铜、或颗粒增强金属基复合材料、或者金刚石金属复合材料等。

所述绝缘衬底3和辅助衬底5的材料包括但不限于：氮化铝、或氧化铝、或氧化铍、或碳化硅、或金刚石等。

所述热沉6的材料包括但不限于：铜、或带有冷却液通道的金属、或金属与陶瓷复合结构。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。